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摘 要：新课程标准指出要培养学生的计算思维能力，本文立足核心素养，将计算思维的要素与项目式学习的教学活动相结合，遵循 “整体分析 -- 细化问题 -- 逐步实现 -- 优化提升”的设计思路，选择源于生活的主题，创设激发探究兴趣的趣味项目，强化问 题解决的项目学习过程的教学实施策略，探索设计促进计算思维发展的项目式教学模式。
新课程标准着重强调教育要围绕 学科核心素养，提升学生的思维能力。 计算思维作为学科四大核心素养之一， 是信息时代认识世界、改造世界的重 要手段。因此，在中小学阶段信息技 术教学中培养学生的计算思维，是每 个教师都应思索的问题。《义务教育 信息科技课程标准(2022 年版) 》(以 下简称“新课标”)课程总目标指出， 初步具备解决问题的能力，发展计算 思维。《普通高中信息技术课程标准 (2017 年版 2020 年修订)》 课程 目 标指出，学会运用计算思维识别与分 析问题，抽象、建模与设计系统性解 决方案。同时强调通过项目式教学法 开展教学活动，注重学生的实践动手 能力，启发学生思考，渗透学科核心 素养，以项目整合课堂教学。本文结 合教学实际，将项目式学习的教学活 动与提高计算思维的要素相结合展开 研究。
一、计算思维与项目式学习的内涵
(一)计算思维
“新课标”将计算思维定义为：个体运用计算机科学领域的思想方法， 在问题解决过程中涉及的抽象、分解、 建模、算法设计等思维活动。笔者认 为具体包括分解、抽象、模式识别、 算法设计、泛化迁移五个方面。(1) 分解。能对问题做出总体分析，逐步 分解为可管理、可实现的简单问题， 以实现对给定任务的分析问题需求， 以明确要解决问题的关键。(2) 抽象。 通过在大量的事物中抽取出共同的、 本质性的特征。我们生活在物理世界， 计算机能处理的是数字化信息，需要 我们将生活中的问题抽象化。物理世 界的事物与计算机数字化对应的过程 就是抽象，即对问题的本质特性能进 行抽象处理，并用合适的算法进行问 题描述。(3)模式识别。让计算机根 据计算的方法，对识别出的共性问题 用同样的方法解决，以形成规模效应， 重复执行。(4)算法设计。指的是能 设计或选择合适的算法解决问题，并 利用编程语言或其他数据化工具实现 这一方案。(5)泛化迁移。主要指能 把解决问题的算法思想迁移到学习和 生活的其他类似问题的解决过程中，从而实现创造性地解决问题。
(二)项目式学习
项目式学习也称作探究学习，是 一种鼓励学生对真实的、复杂的问题 进行探究的过程，教师可以把适当的 课堂教学内容整合成一个完整的项目， 学生在合作、探究或自主学习中完成 项目，进而有效实现课堂内容的学习。 项目式学习的界定包括以下几个方面。
第一，以学生为活动的主体，通 过对设计执行项目的探究学习方法， 提升学生的学习效果。第二，通过协 同合作持续探究，在解决问题的过程 中联系旧知识，学习新知识，通过知 识的迁移和应用，创造性解决问题。 第三，学生需要在一定的时间内完成 选择主题、制定计划、活动探究、工 程制作、作品分析等任务，提出一个 项目构思， 完成从发现问题、解决问题、 建构知识、运用知识到作品生成的过 程。项目式学习和传统学习方法相比， 通过高阶思维带动低阶思维，能培养 学生思维能力和解决问题的能力。
计算思维和项目式学习的内涵本 质上都强调问题解决的过程。计算思维的培养重点是对问题进行分析，提 出问题解决路径以形成规模效应，针 对路径设计解决算法，把算法转换成 对应的代码，调试运行等环节。通过 项目式学习，学生可在小组内讨论、 分析任务，自主选择或合作制订计 划、展开探究。在项目实施中，通过 整体分析问题解决的关键，细化问 题、分解问题，并用合适的算法进行 描述，逐步实现问题的解决，优化、 提升、完善程序，实现项目的优化等 一系列活动。面向计算思维的项目式 学习，不但可以提升学生的自主合作 意识和语言表达能力，还可以培养学 生的实践能力和对问题持续不断的探 求精神。因此，探索设计促进计算思 维发展的项目式教学模式是本研究的 核心。
二、培养方式
(一)项目学习的主题选择源于 生活
在开展项目活动的过程中，教师 应该积极创设生活化情境，让学生认 识到所学知识与日常生活之间的紧密 联系，促进学生养成在生活中学习知 识、应用知识、转换知识的自主意识， 提高学生对知识的实践应用能力，为 学生的成长、发展助力。生活化的主 题项目更容易培养学生的计算思维， 以现实世界的问题解决为导向，借助 信息技术手段， 通过情境化知识要点、 明确具体任务、可行操作方法、实现 问题解决。
以《计算机解决问题的过程》一 课教学为例，此内容是编程计算教学 的“先行军”，目的在于让学生了解 计算机解决问题的过程以及使用自然 语言、流程图描述算法，进一步理解 三种基本结构的流程图。下面以项目 “探究民办小升初的报名摇号”为例， 介绍学习计算机解决问题的一般过程，教师如何用生活化的项目主题引 导学生在问题解决中发展思维。
环节 1：创设情境、引入新课。 播放某民办中学(笔者当地具有代表 性的民办中学)的报名摇号过程。抛 出问题：思考如何让计算机实现报名、 摇号、出结果?教师引导学生组内讨 论，得出结论：计算机是不会自己解 决问题的，把所要解决的问题转化为 计算机程序，然后让计算机来执行这 个程序，最终达到解决目的。大概分 为四步：第一步，分析问题(解决“做 什么”);第二步， 设计算法(解决“如 何做”);第三步， 编写程序(解决“照 着做”);第四步， 调试程序(解决“做 检测”)。这四个步骤中最重要的是 设计算法，从而引出新课内容——算 法。通过对要解决的问题做总体分析， 让学生了解要解决的对象、步骤、方 法，针对性地分解项目，有利于问题 的解决。
环节 2(顺序结构) ：直接抛出 任务。用自然语言或流程图描述报名 摇号过程，符合在该校就读七年级相 关条件的 2022 届小学毕业生。同学 们用自然语言描述为：首先报名，接 着摇号，最后出结果。发现整个过程 按顺序执行， 且不能更改执行顺序(顺 序结构)。
环节 3(选择结构) ：在顺序结 构的基础上，继续引导分析。为了实 现农村、城市学生录取结果的公平公 正，摇号分为城区和非城区，应如何 解决?学生根据导学提纲组内讨论得 知，可用菱形判断框实现选择摇号， 这种根据“条件判断”来决定下一步 走向的结构称作选择结构。它的特点 是菱形判断框左右两边的流程不能同 时执行，引导学生对流程图进行局部 修改，实现选择摇号的功能。
环节 4(循环结构) ：根据学校实际报名情况分别用 1 号、2 号、3 号、 4 号代表抽取的数字的个、十、百、 千位数。教师邀请四位学生到教室前 面按照摇号规则模拟抽取号码的过 程。学生发现 4 个号的抽取实际上是 重复 4 次同样的操作，在计算机中对 于重复执行某种操作的结构称为循环 结构。经过演示解析环节后，学生基 本理解摇号次数的控制的基本思路， 教师指导学生继续对流程图进行局部 修改，实现循环结构流程图。
学生通过该项目的学习，懂得了 计算机解决问题的过程与现实生活之 间的联系与价值，知道现实生活和学 习中遇到的问题可以通过编程来解 决。整个项目的设计，层层递进，帮 助学生提高思维推进能力，及理论知 识的理解能力，以此加强对学生计算 思维的培养，为学生日后编程的学习 打下良好基础。
(二)趣味项目的创设激发探究 思维
教师在开展项目活动的过程中， 应该注重项目与学生兴趣点的融合， 要有效利用学生兴趣点的融入，增强 项目活动的趣味性，吸引学生的注意 力，通过丰富有趣的活动过程，激发 学生的学习积极性，提高学生参与活 动过程的主动性及能动性。让学生从 中感受到探究的乐趣，激发学生开启 探究的思维方式， 让学生在“玩中学”， 在学中收获乐趣和成就感，从而提高 信息技术学科素养。
例如，在《做出判断的分支》一 课教学中，是在已经掌握单分支和多 分支结构的基础上， 学习多分支结构。 教学目标是让学生掌握多分支语句的 基本结构，学会多分支语句的使用方 法，能够运用多分支语句解决学习、 生活中的实际问题。在开展本节课的 项目活动时，笔者首先为学生创设了 “石头、剪刀、布”游戏的探索情境项目，让学生用分支语句或语句组实 现人机的对弈。然后，师生共同分析 问题，探究路径，分解游戏实现的制 作步骤，理解程序实现的基本思路， 完善流程图。根据流程图，参考课件 和学习资源，多分支语句的格式以及 注意事项， 完善代码， 实现游戏功能， 并调试运行。整个过程教师带领学生 探究路径引导思考，分析问题的解决 方案，并将之不断优化。项目由简单 到复杂，而问题的分解是由复杂到简 单的思维过程。趣味性的项目让学生 更愿意自主思考探究，从而促进学生 思维能力的提高。
(三)项目学习的过程强化问题 解决
在信息技术教学中，大部分教师 习惯对问题进行分析后直接编写代 码，而学生并未真正理解整个算法的 思想， 甚至有部分学生先问教师结果， 再去推算过程。教师过于关注结果， 未强化项目解决的加工过程，更是忽 视了对学生计算思维的培养。而计算 思维的形成才能有效地促进学生运用 合理的算法思想，并迁移运用解决相 似问题。项目式学习只是计算思维发 展的一种途径，并不是目的，是让学 生以解决问题为导向， 通过分析问题、 设计算法、实践探索、实施反思的完 整过程。项目式学习充分尊重了学生 的主体地位，学生是课堂的主导者， 以小组为单位通过模仿、探究、动手 实践，促进学生思考能力的发展。
以《while 循环》的教学为例， 本 节课的教学内容是让学生了解 while 循环的基本结构，学会条件循环的使 用方法，以及如何使用循环结构解决 实际问题。通过具体的活动，让学生 感受和体会算法思想在解决具体问题 中的意义，增强学生的自主学习能力 及学以致用的意识。在本节课教学中开展项目活动时，笔者以“典故中的 数据奥秘”为例，把典故中蕴含的数 据奥秘进行分解，让学生通过已有的 知识和经验，找到解决问题的方法和 步骤，最后完成项目。笔者采用表格 的形式，分六个环节把典故数据模型 化进行详细记录和梳理(见表 1)。
在该项目中，笔者以典故为出发 点，以计算思维培养为落脚点，遵循 “情境体验——分析问题需求、明确 问题特性——分析问题、设计合适算 法——编写程序、算法实现——运行 程序、优化算法、拓展延伸”这一思路， 强化问题解决的过程，以此培养学生 的计算思维。
三、结语
综上所述，在基于项目式学习的 中学生计算思维培养过程中，教师可 以通过创设生活化情境增强活动的趣 味性，通过项目学习过程强化学生的 问题解决能力，增强项目活动对学生 的吸引力和理解力。遵照“整体分析、 细化问题、逐步实现、优化提升、拓 展延伸”的设计思路，保证项目活动 对学生计算思维的培养效果，促进学 生形成知行合一、迭代创新的学习方式， 培养学生的分析能力、运算能力、 推理能力、演变能力，促进学生计算 思维的养成，为学生发展及终身学习 打好基础。
参考文献：
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